Het integreren van meerjarige gewassen in maïs- en sojaboonrotaties verhoogt niet consequent het vermogen van de bodem om koolstof op te slaan, volgens een nieuwe studie die de verwachtingen overtreft over hoe diverse teeltsystemen de koolstofvastlegging beïnvloeden.

De studie, onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Agriculture, Ecosystemen en het milieu, vergelijkt de koolstofopslagprestaties van conventionele maïs-soja-rotaties met teeltsystemen die vaste planten en kleine granen zoals haver bevatten. Gediversifieerde vruchtwisselingen beschermen de waterkwaliteit en hebben andere voordelen voor het milieu, maar Michael Castellano, een professor in de agronomie en co-auteur van de studie, zei recente experimenten tonen aan dat verbeterde koolstofopslag niet noodzakelijk een van die voordelen is. Deze bevindingen druisen in tegen een wijdverbreide veronderstelling dat meer wortels in de grond voor langere perioden het koolstofgehalte van de bodem zou verhogen, zei Castellano.

"We kunnen de hypothese verwerpen dat, in Iowa, gediversifieerde teeltsystemen slaan koolstof consequent beter op dan maïs-sojasystemen, " hij zei.

Koolstofopslag in de bodem heeft de afgelopen jaren aandacht gekregen omdat het een rol zou kunnen spelen bij het mitigeren van klimaatverandering. Atmosferische koolstof werkt als een broeikasgas, maar door koolstof in de bodem op te slaan, blijft het uit de atmosfeer. Daarom analyseren onderzoekers verschillende landbouwproductiemethoden die de koolstofopslag kunnen verbeteren.

Grondsoort, het weer kan een verschil maken

Bij de ISU-experimenten waren drie onderzoeksboerderijen in Iowa betrokken, waar jarenlang gediversifieerde vruchtwisselingen naast maïs-sojasystemen groeiden. De onderzoekers vergeleken het koolstofgehalte in de bodem van de maïs-sojasystemen met dat van de gediversifieerde systemen en vonden geen consistente verschillen. Op slechts één van de drie onderzoeksboerderijen hadden gediversifieerde vruchtwisselingen meer koolstof in de bodem.

De bevindingen druisen in tegen de verwachting dat de uitgebreide wortelsystemen van vaste planten en bodembedekkers koolstof in de bodem zouden afzetten. Castellano zei dat het waarschijnlijk is dat het bodemtype, weers- en omgevingsomstandigheden spelen een sleutelrol bij het vermogen van gediversifieerde rotaties om de koolstof in de bodem te vergroten. Verder onderzoek naar hoe deze variabelen elkaar beïnvloeden, zal nodig zijn om nauwkeurig te voorspellen hoe bedrijfsbeheerpraktijken de koolstofvoorraden in de bodem kunnen vergroten.

"Niet alle praktijken werken op alle locaties, " Zei Castellano. "We hebben een betere voorspelbaarheid nodig in koolstofopslagpraktijken. We moeten weten wat werkt en in welke context het werkt."

De gediversifieerde teeltsystemen in de experimenten omvatten rotaties van maïs, soja, haver en luzerne. Deze rotaties weerspiegelen de landbouwpraktijken die gebruikelijk waren in Iowa in de eerste helft van de 20e eeuw, voordat een rotatie van maïs en soja het dominante teeltsysteem in de staat werd. Deze gediversifieerde teeltsystemen voorzagen boeren van graan om de paarden te voeden die een groot deel van de machines van de dag aandreven. Gewasrotaties die alleen maïs en sojabonen bevatten, begonnen later het landschap van Iowa te domineren, naarmate de landbouw meer gemechaniseerd werd, zei Castellano.

Maar een ISU-wetenschapper genaamd John Pesek anticipeerde op de verschuiving naar maïs-sojasystemen en begon in 1954 met dergelijke systemen te experimenteren op een onderzoeksboerderij in de buurt van Kanawha. Die onderzoeksboerderij, naast boerderijen in de buurt van Nashua en Marsden, verstrekte gegevens voor het huidige onderzoek, en Peseks vooruitziende blik maakte de weg vrij voor Castellano en zijn team.

"In 1954, als je een boer vertelde dat de rotaties van maïs en sojabonen Iowa zouden domineren, ze zouden je uitgelachen hebben, " hij zei.